地理信息矢量數據脫密系統設計研究

袁 媛

（江蘇省南京工程高等職業學校 江蘇 南京 211100）

0 引言

基于地理信息的廣泛應用，矢量數據的脫密工作變得越來越重要。矢量數據脫密系統能夠對地理信息進行符號化處理和數據保護，確保數據的安全性和可用性。本研究旨在設計一種高效可靠的地理信息矢量數據脫密系統，為相關領域的科研和生產工作提供支持。

1 矢量數據脫密系統分析

1.1 系統需求分析

地理信息矢量數據脫密系統使用人員主要包括地圖編制人員、數據核查人員、系統管理人員［1］。基于此，明確系統需求如下：

（1）使用瀏覽文件、訪問數據庫等方式，獲取所需的矢量數據，以便進行后續操作和分析。

（2）在進行矢量數據操作時，可以對不同的數據集進行靈活的操作，并且可以任意組合這些數據集，以滿足不同需求，更加細致和全面地分析、處理數據。

（3）為滿足個性化需求，可以自定義關鍵點，并根據需要設置偏移區間。同時，通過隨機生成關鍵點的方式，提供更多的靈活性和多樣性，以適應不同的分析和研究要求。

（4）在進行數據脫密后，可以從圖形和數據兩個方面對脫密前后的數據進行對比，以直觀地觀察數據的變化，并進一步評估脫密效果和數據質量。

1.2 系統業務流程

本文所研究的系統主要業務流程如下：

（1）獲取待脫密的矢量數據。在本文研究的系統中，能夠獲得未脫密的矢量數據，如線性數據集等。同時，系統能夠收集到基于不同數據集的復合型數據集，以滿足不同需求，以應對各種脫密場景。

（2）關鍵地物脫密。在進行數據脫密之前，需要對關鍵地物的坐標進行處理。用戶可以手動設置關鍵點數據集，用于指定關鍵地物的位置。如果沒有特定的關鍵地物，系統也可以隨機生成關鍵點數據集，并給出相應的坐標，以便用戶觀察脫密后的效果。

（3）設置坐標偏移區間。為符合相應的安全標準和實際應用需求，需要對坐標進行偏移。通過設置坐標偏移區間，可以確保脫密后的數據在一定范圍內保持一定的安全性。

（4）執行數據脫密。在設置好關鍵點數據集和坐標偏移區間后，系統將執行數據脫密操作。通過對矢量數據進行相應的處理和轉換，實現數據的脫密處理。

（5）判斷脫密結果并決定下一步操作。在完成數據脫密之后，系統會對脫密結果進行評估和判斷。若脫密效果符合預期并滿足安全要求，則可以結束脫密工作；若進一步脫密或進行其他操作，則系統會提示用戶繼續進行相應的數據處理［2］。

系統業務流程具體如圖1 所示。

圖1 系統業務流程

2 矢量數據脫密系統設計

2.1 設計原則

本文研究的系統設計方面，應滿足以下原則：

（1）規范性。為處理大量的矢量數據，矢量數據脫密系統需要應對不同投影坐標和地理信息數據的復雜環境。對此，系統設計了坐標系轉換和數據格式轉換模塊，以方便用戶使用。

（2）交互友好。在矢量數據脫密的過程中，需要消耗大量的時間，且這一過程對操作人員的技術能力要求較高。因此，在本研究系統設計過程中，應保證系統的界面具有友好性，以提高操作人員的工作效率及質量。通過優化系統的交互設計和界面布局，可以直接影響到使用人員的心情和工作效率。

（3）模塊化。矢量數據脫密系統包含多個功能，為了方便系統的獨立使用、升級和擴展，系統將功能劃分為多個子模塊，并通過Databus 進行通信［3］。通過模塊化設計，使系統的功能更加清晰，易于維護和升級，便于對系統功能進行擴展。

（4）可擴展性。在系統的架構設計中，考慮到未來具體實踐對系統升級的要求，所以在本系統設計中，應保證本系統具有良好的可擴展性。確保在系統的實際升級中，能夠滿足系統的升級需求，且不會對系統的性能產生影響。

2.2 系統總體框架

本文設計的矢量數據脫密系統采用了C/S 架構，如圖2 所示。該架構既能滿足系統日常管理中的業務靈活性和擴展性，又能滿足數據脫密處理中的安全性、準確性和實用性要求［4］。

圖2 系統總體架構

用戶可通過系統進行輸入輸出操作。用戶可以輸入請求數據，并通過界面與系統進行交互。用戶表現層將用戶輸入的數據傳遞給應用邏輯層進行處理，并將處理結果輸出給用戶。

應用邏輯層是本研究系統中的核心部分。在該層設計過程中，需要保證所編寫的代碼能夠對數據信息進行有效調用和處理。在接收到用戶的請求數據后，應用邏輯層根據系統的邏輯規則和算法對數據進行處理，并將處理結果返回給用戶表現層。

數據訪問層是系統的基礎層，為系統程序提供數據支持。該層負責對表、視圖和關系進行查詢、處理和存儲［5］。數據訪問層接收到應用邏輯層的請求后，根據請求的數據進行相應的操作，并將結果返回給應用邏輯層。

2.3 系統功能結構

系統功能結構如圖3 所示。

圖3 系統功能結構

2.4 核心功能模塊描述

（1）管理工作空間：打開應用程序并登錄賬戶，導航到工作空間頁面，可能位于菜單欄或主屏幕中；找到工作空間進行操作，并定期保存修改。

（2）管理數據源：通過在工作空間管理器的數據源節點處選擇不同類型的數據源選項來創建數據源。數據源包括文件型和數據庫型。通過打開數據源的方式直接打開外部矢量文件。根據自己的需求，對數據源進行排序，以便更好地組織和管理數據［6］。

（3）管理數據集：在當前打開的工作空間中，找到數據集創建的相應控件，選擇需要創建的數據集類型（如點、線、面）［7］；在數據集列表中，選擇需要排序的數據集，使用工作空間中提供的排序功能，對選中的數據集進行排序。

（4）管理地圖圖層：在窗口中打開數據集，以便在當前地圖中顯示；使用相應的刪除功能，將某個地圖從工作空間的地圖集合中刪除；使用排序功能，按照地圖的顯示名稱對地圖集合進行排序，以方便瀏覽和查找地圖。

（5）基本操作：選擇數據集，添加到當前地圖；對圖層進行統一管理和控制；對新數據集進行脫密處理。

（6）漫游地圖：拖動鼠標時，地圖會按照拖動方向進行平移；在整個拖動過程中，地圖會實時進行刷新，以確保用戶能夠看到地圖的實時變化。

（7）地圖定位：找到定位按鈕，通常該按鈕會以一個地圖圖標或者放大鏡圖標的形式展示；在輸入框中輸入定位點的坐標值。通常，坐標值可以使用經緯度、UTM 坐標等形式；使用相應的標注功能進行標注，例如在該點上添加一個標記、添加一個文本標注等，以便更好地標記和記錄該點的信息。

（8）設置標注色和高亮色：通過選擇預設顏色或手動輸入顏色代碼來設置關鍵點的顯示顏色；選擇合適的顏色或手動輸入顏色代碼來設置關鍵點在選中時的高亮顏色［8］。

（9）設置關鍵點：點擊地圖上的特定位置即可創建一個關鍵點，并可以為該點添加相關屬性和標簽；設置生成的關鍵點數量、范圍和其他屬性參數；保存設置后，系統將生成的關鍵點數據集保存起來。

（10）設置偏移區間：在選擇足夠的關鍵點之后，找到設置功能，通常該功能會以一個齒輪或設置圖標的形式展示；偏移區間可以定義關鍵點在原始位置上的最大和最小偏移量；確認設置后，系統會根據您的設定在關鍵點的位置上進行相應的偏移；關鍵點的位置將在偏移區間內隨機變化，以增加數據的安全性和隱私性。

（11）執行脫密：當“脫密”按鈕變亮時，表明已經成功設置了關鍵點的偏移區間，并且可以執行脫密操作［8］；在脫密操作中，系統會根據設置的偏移區間，對關鍵點進行相應的位置調整，以保護數據的隱私性；脫密操作完成，獲得脫密后數據，并進行下一步的操作或者導出數據。

（12）偏移計算：點擊結果查看或相關分析工具，以查看關鍵點的實際偏移距離；在結果查看界面中，找到關鍵點的X殘差和Y殘差。X殘差代表關鍵點在水平方向上的實際偏移距離，Y殘差代表關鍵點在垂直方向上的實際偏移距離；總體偏移距離是關鍵點從原始位置到脫密后位置的直線距離，綜合了X殘差和Y殘差的影響。

2.5 數據庫設計

本系統應用的數據處理方式為圖幅，矢量數據庫設計如下：

第一，圖幅編號，字段名稱DLG＿ID，字段類型為VARCHAR2（20）；

第二，數據類型，字段名稱DLG＿TYPE，字段類型為VARCHAR2（10）；

第三，圖幅名稱，字段名稱DLG＿NAME，字段類型為VARCHAR2（254）；

第四，存儲DLG 文件的內容，字段名稱DLG ＿CONTENT，字段類型為BLOB；

第五，數據狀態標志，字段名稱DATA＿STATUS，字段類型為VARCHAR（20）。

3 矢量數據脫密系統開發環境

3.1 開發環境

本系統的開發環境如表1 所示。

表1 系統開發環境

3.2 SuperMap iObjects 組件

SuperMap iObjects 是一款跨平臺的GIS 組件，完美兼容Windows 和Linux 兩大平臺［9］。作為一個組件，其能夠兼容各種SDK 產品，為地理信息學科的科研和生產工作提供了極大的幫助。

SuperMap iObjects 組件具備以下多種功能：

第一，符號化地圖的全部要素。將點、線、面三方面的要素及拓撲結構存儲在同一個數據集中，以實現對地圖要素的統一符號化處理。

第二，圖層操作和管理功能。提供對圖層的操作和管理功能，包括導入不同類型的數據圖層、刪除圖層以及調整圖層的組成關系等。

第三，多種圖形操作功能。支持多種圖形操作，可以進行繪制、編輯、變換等操作，方便地對地圖進行修改和調整。

第四，多種查詢功能。支持多種查詢操作，可以進行屬性查詢、空間查詢等，快速獲取地圖數據的相關信息。

4 結語

本研究通過對地理信息矢量數據脫密系統的設計進行分析和研究，提出了系統的需求分析、業務流程、總體框架、功能結構、核心功能模塊描述和數據庫設計。同時，介紹了系統的開發環境和使用的iObjects 組件。本研究成果為地理信息矢量數據脫密系統的實際應用提供了理論基礎和技術支持。